Как устроены штангенциркуль и микрометр

Основными мерительными инструментами в процессе проведения ремонтных работ являются штангенциркуль, микрометр, циркуль по металлу и металлическая линейка.

Штангенциркуль применяется для измерения линейных величин с точностью до десятых долей миллиметра. Как видно из рисунка, штангенциркуль является универсальным прибором, позволяющим измерять внешние и внутренние размеры деталей, а также размеры углублений.

Рис. 1. Штангенциркуль: 1 — метрическая линейка, 2, 3 — неподвижные губки, 4 — движок, 5, 6 — подвижные губки, 7 — стопор, 8 — ось стопора, 9 — линейка.

Он состоит из штанги в виде метрической линейки 1 с неподвижными губками 2 и 3 и движка 4 с подвижными губками 5 и 6. С обратной стороны метрической линейки имеется продольный паз, в котором расположена более узкая линейка 9 шириной 4 — 5 мм, жестко скрепленная с движком 4. Таким образом, при перемещении движка вдоль метрической линейки 1 линейка 9 выходит на соответствующую величину за торец метрической линейки.

Для фиксации положения движка 4 при измерении в ней имеется пружинный тормоз, который освобождается посредством нажатия стопора 7 (в некоторых конструкция штангенциркулей вместо стопора установлен винт, фиксирующий положение рамки нониуса). На движке 4 имеется косой срез, на котором нанесен нониус.

Нониус (рис. 2) представляет собой шкалу длиной 9 мм, разделенную на 10 частей, по 0,9 мм каждая. В крайнем левом положении движка штангенциркуля eгo губки должны плотно прилегать одна к другой, при этом торцы метрической и узкой линейки должны находиться на одной линии, а нулевое деление метрической линейки должно совпадать с первой риской нониуса (при этом десятая риска нониуса должна совпадать с девятым делением масштабной линейки).

Рис. 2. Соотоношение делений нониуса и масштаба метрической линейки

Как пользоваться штангенциркулем

Для измерения деталь помещается между губками штангенциркуля. Передвигая движок, необходимо свести губки до плотного прилегания к поверхности измеряемой детали. Отсчет размера на штангенциркуле ведется в следующем порядке:

• определяется положение первой риски нониуса относительно делении метрической линейки;
• определяется, какая риска нониуса совпадает с риской (любой) метрической линейки;
• делается отсчет путем сложения обоих показаний.

Пример (рис. 3, а). Нулевая риска нониуса находится между 31-м и 32-м делениями метрической линейки, а eгo четвертая риска совпадает с какой-то риской линейки. При этом измеренная величина будет 31,4 мм. Чему равны показания штангенциркуля, приведенные в примерах на рис. 3, б и в?

Рис. 3. Примеры отсчета показаний штанrенциркуля

Ответ: б — 50,8 мм; в — 81.9 мм.

Штангенциркуль следует предохранять от ударов, механических нагрузок и смазывать тонким слоем машинного масла для предотвращения коррозии и заедания подвижных частей.

В последнее время широкую популярность получили электронные штангенциркули с цифровым отсчетным устройством. Другие виды этих мерительных инструментов рассмотрены здесь: Штангенциркули — виды и примеры использования

Микрометр — один из самых распространенных мерительных инструментов. На рисунке 4 изображен плоский микрометр. Он применяется для наружных измерений от 0 до 25 мм с точностью 0,01 мм.

Рис. 4. Микрометр: 1 — скоба; 2 — пятка; 3 — втулка; 4 — микрометрический винт; 5 — барабан; 6 — трещотка-фрикцион; 7 — стопорное приспособление

Микрометр состоит из скобы 1 с пяткой 2, втулки 3, запрессованной в скобу, микрометрического винта 4, барабана 5, трещетки-фрикциона 6 и стопорноrо приспособления 7. Внутри втулки 3 нарезана микрометрическая резьба с шагом 0,5 мм. Барабан 5 закреплен на микрометрическом винте 4, также имеющем резьбу с шагом 0,5 мм. Поэтому при одном обороте барабана 5 микрометрический винт 4 перемещается в осевом направлении на 0,5 мм.

На лицевой стороне втулки нанесена продольная шкала с ценой деления 0,5 мм. По окружности барабана, 5, на скошенном eгo крае, также нанесена шкала, состоящая из 50 делений, равномерно распределенных по окружности. Ввиду этого при повороте барабана на одно деление по шкале, нанесенной на eгo окружности, происходит перемещение микрометрического винта в осевом направлении на 0,01 мм.

Для измерения детали нужно поместить между торцами пятки 2 микрометрическоrо винта 4. Затем, вращая микрометрический винт посредством трещетки-фрикциона, необходимо зажать деталь между торцами микрометрическоrо винта и пятки. Усилие сжатия детали при измерении ограничивается фрикциооном. B данном микрометре оно равно 700 +200 г. Блаrодаря этому в процессе измерения не деформируется деталь и предохраняется от порчи микрометре.

Показания микрометра отсчитываются в следующем порядке. Вначале отсчитывается число миллиметров по шкале втулки микрометра (с точностью до 0,5 мм), ограниченной торцом барабана, затем к нему добавляется число сотых долей миллиметра, соответствующее делению шкалы барабана, расположенному против oceвoгo штриха шкалы втулки.

Пример. На шкале втулке цифра 15, полумиллиметровое деление и часть последующего полумиллиметрового деления, с осевой линией шкалы втулки совпадает 13-е деление шкалы барабана, следовательно, размер детали равен 15,5 + 0,13 = 15,63 мм.

Рис. 5. Примеры отсчета показаний микрометра: а — 17,55 мм; б — 15,63 мм; в — 14,15 мм

Торцы микрометрического винта и пятки микрометра необходимо оберегать от ударов и царапин, приводящих к снижению точности показаний микрометра.

Металлическая линейка применяется для измерения расстояния между двумя тoчками с точностью до 1- 0,5 мм. Она представляет собой стальную полосу, на которой нанесены деления в миллиметрах.

Металлическая линейка, как и любой мерительный инструмент, должна иметь клеймо изгoтовителя. Линейкой без клейма запрещается пользоваться для измерений. Достаточно иметь металлическую линейку длиной 200 — 500 мм. Линейка должна быть ровной, без зазубрин, с четко нанесенными делениями.

Циркуль по металлу

Циркуль по металлу служит для разметочных работ, нанесения окружностей на поверхности твердых материалов и для измерений методом переноса (путем измерения величины раствора ножек циркуля металлической линейкой).

Циркуль должен иметь иметь заточенные и слегка закаленные острия ножек. Люфты и заедания в шарнире циркуля недопустимы.

Для измерения длины могут использоваться различные приборы, в зависимости от размеров измеряемых тел и получения необходимой точности (линейка, микрометр, штангенциркуль). Штангенциркуль (рис.1) представляет собой линейку, с двумя шкалами: основной шкалой с ценой деления 1 мм и второй шкалой – нониусом с ценой деления 0,05 мм. Линейка снабжена двумя ножками, одна из которых подвижная, другая нет.

Измеряемое тело помещают между ножками штангенциркуля и сдвигают подвижную ножку, соединенную с нониусом, до полного соприкосновения с телом. Затем производят отсчет. На основной шкале отсчитывают число целых миллиметров, а по нониусу подсчитывают число сотых долей миллиметра (с точностью до 0,05 мм). Делается это так: смотрят, какое первое деление нониуса совпадает с любым делением основной шкалы и подсчитывают размер тела.

Например, нуль нониуса расположен между 10 и 11 делениями основной шкалы. Совпадает с делением основной шкалы 3-е деление нониуса, следовательно размер тела

L=10 мм+3 * 0,05мм=10,15 мм

1 –неподвижная, основная шкала;

2 – нониус; 3 – измеряемое тело;

5 – ножки штангенциркуля.

Микрометр (рис.2) представляет собой прибор для измерений линейных размеров тел с точностью до 0,01 мм. Он состоит из двух труб – одной — неподвижной (1), она называется основной, а другой – подвижной(2). На основной шкале деления нанесены в два ряда (верхний и нижний) со сдвигом друг относительно друга на 0,5 мм. Поэтому цена деления неподвижной шкалы равна 0,5 мм. Подвижная шкала, называемая барабаном, имеет круговую школу с ценой деления 0,01 мм. Всего на шкале барабана 50 делений, поэтому при одном полном обороте барабана происходит его перемещение вдоль оси неподвижной шкалы на 0,5 мм.

Неподвижная шкала заканчивается скобой (3), по концам которой расположены тщательно отшлифованные стебли: (4) – неподвижный и (5) – подвижный, соединенный с микрометрическим винтом (6). При измерении какой-либо детали (8) ее помещают между стеблями (4) и (5) и вращают трещотку (7) до тех пор, пока стебли станут касаться детали.

ПОРЯДОК ВЫПОЛНЕНИЯ РАБОТЫ:

1. Определяем массу тела с помощью аналитических весов.

2. С помощью штангенциркуля или микрометра измеряем диаметр и высоту цилиндра. Результаты заносим в таблицу 1.

Таблица 1.

№ п/п	H,cм	h,см	d, см	d,см	M,г	m,г	,
Ср. знач

3. Вычисляем объем цилиндра по формуле: V=

4. Находим среднее значение плотности древесины.

5. Вычислим относительную плотность:

=

6. Находим значение абсолютной погрешности измерения:

=

7. Окончательный итог работы выразим так:

8. Полученную плотность сравним с плотностями указанными в таблице 2.2 и определим породу древесины.

Таблица 2.2

№ п/п	Порода древесины	Плотность сухой древесины	Плотность сухой древесины
в	в
1.	Береза обыкновенная	0,68
2.	Бук	0,68
3.	Дуб	0,76
4.	Ель	0,47
5.	Липа	0,53
6.	Лиственница	0,70
7.	Осина	0,58
8.	Пихта европейская	0,47
9.	Сосна обыкновенная	0,54

Примечание: если линейные размеры цилиндра измеряются штангенциркулем, то d и h , берут как приборные погрешности (в данном случае они равны 0,05 мм).

КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ:

1. Что называется плотностью и каковы единицы ее измерения?

2. Что такое линейный и круговой нониусы?

3. Объясните принцип измерения линейных размеров тела штангенциркулем и микрометром.

4. Вычислите относительную погрешность объема шара.

5. Назовите причины, влияющие на плотность древесины.

6. Выведите формулу для определения относительной погрешности объема прямоугольного бруска, измеряемого с помощью штангенциркуля.

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 3

Механическое удерживание земляных масс: Механическое удерживание земляных масс на склоне обеспечивают контрфорсными сооружениями различных конструкций.

Общие условия выбора системы дренажа: Система дренажа выбирается в зависимости от характера защищаемого.

Организация стока поверхностных вод: Наибольшее количество влаги на земном шаре испаряется с поверхности морей и океанов (88‰).

В процессе выполнения любых работ, связанных с ремонтом в доме или квартире, с ремонтом автомобилей, при выполнении строительных операций, необходимо иметь измерительные инструменты. Зачастую в большинстве работ достаточно рулеток или линеек. Для измерений глубин, диаметров и других размеров подойдет универсальный и более точный измерительный инструмент – это штангенциркуль. Устройство штангенциркуля таково, что с его помощью можно измерять любые наружные и внешние размеры. О нем мы и поговорим в нашей сегодняшней статье.

Как устроен штангенциркуль

Основной узел – это линейка, она же является штангой. Отсюда и название. Деления штанги зачастую равны одному миллиметру. Длина линейки может быть от 150 миллиметров и выше. Линейка определяет тот максимум, который можно измерить инструментом. В данном случае максимальный размер – не выше, чем 150 миллиметров.

Существуют как внешние губки, так и внутренние. Они отличаются друг от друга направлением резцов. Первые смотрят наружу, а вторые — друг на друга. Так, наружными губками можно измерить внутренний диаметр, а вторыми измеряются наружные размеры предмета. Для точной фиксации размера устройство штангенциркуля предусматривает специальный винт, который находится на подвижной рамке.

На поверхности основной линейки можно увидеть целое значение измеряемого размера. Для уточнения результата предусмотрена дополнительная нониусная шкала. Она находится на нижней части подвижной рамки. На ней есть десять делений – каждое из них равно 0,1 мм. Существуют модели, где можно получить и более высокую точность. Для измерения глубин в устройстве инструмента имеется специальный хвостик-глубиномер. Он выдвигается из штанги.

Устройство цифрового штангенциркуля

Сегодня наряду с механическим мерительным инструментом в продаже можно встретить и электронные модели. Они устроены аналогичным образом. Но есть небольшие отличия. Так, устройство штангенциркуля цифрового типа не имеет традиционного нониуса.

Основные виды

Существует 3 вида этих инструментов, а также 8 типоразмеров. Но это только согласно отечественным ГОСТам и нормативным документам. Мерительный инструмент делится по типу индикатора, с которого снимаются цифры размеров. Существуют нониусные модели, циферблатный штангенциркуль, а также цифровые решения.

Каждый вид также разделяется на подвиды в зависимости от того, какова конструкция основной линейки, а также ее длина. Кроме этого, можно классифицировать инструмент и по материалам, из которых изготавливается та или иная модель. Так, из твердых сплавов изготавливают ШЦТ-1. Виды штангенциркулей различают и по типу губок и наличию дополнительных приспособлений. Например, ШЦ-1 и ШЦ-3 различают по расположению измерительных губок. В первом случае они расположены с двух сторон, а во втором – только с одной. Устройство штангенциркуля ШЦ-2 немного отличается от предыдущего элемента. В инструменте имеется особая рамка с микрометрической подачей. Она делает проще работы по разметке в том случае, если замеры будут переноситься на другие плоскости.

Штангенциркуль ШЦ-1

Данный инструмент является самой простой и наиболее популярной моделью, которая используется и в быту, и на промышленных производствах. Мастера называют этот штангенциркуль «колумбиком». Это название закрепилось за ним по фирме, изготавливающей измерительный и другой инструмент в военное время.

Данный инструмент подойдет для замеров внутренних или наружных размеров, глубины. Что касается интервалов измерений и точности, то это размеры от 0 до 150 мм с точностью до 0,02 мм.

Под этой маркировкой предлагаются цифровые устройства. Они, как уже было замечено, ничем конструктивно от механических инструментов не отличаются, кроме электронного измерительного блока и наличия цифрового индикатора. Что касается интервалов измерений, то он также позволяет измерять размеры в диапазоне от 0 до 150 мм. Но за счет цифрового модуля точность гораздо выше.

Перед приобретением электронной модели важно обращать внимание на показания, когда губки прибора сведены. Также, когда затянут стопорный винт, на экране не должно быть никаких прыжков цифр.

Особенность данной конструкции в поворотном стрелочном индикаторе, имеющем круглую шкалу.

Эти модели используются для измерения как внутренних, так и наружных размеров. Также этот вариант применяется как штангенциркуль разметочный. Губки оснащены твердосплавными насадками. Это защищает их от износа. Данным инструментом можно измерять любые размеры в диапазоне от 0 до 250 мм. Точность — 0,02 мм.

ШЦ-3 и ШПЦ-3

Если необходимо измерить большую деталь, то данная модель идеально подойдет для этого. Этот инструмент гораздо точнее, чем другие аналоги. Механические изделия имеют стандартную точность в 0,02 мм, а цифровой — до 0,01 мм. Максимальные доступные для измерения размеры – 500 мм. Губки инструмента направлены вниз. Длина их может достигать 300 мм.

Специальные штангенциркули

Наряду с универсальными инструментами существуют и специальные модели, которые используют только для узкого ряда измерений.

• ШЦЦТ предназначен для замеров параметров труб. Это трубный штангенциркуль.
• ШЦЦВ используют для замеров внутренних размеров. Он оснащен цифровым дисплеем.
• ШЦЦН – это аналогичный инструмент, но предназначен уже для размеров внутренних.
• ШЦПУ – цифровой универсальный измерительный инструмент. Он комплектуется комплектом насадок для труднодоступных мест. Назначение штангенциркуля – измерение межцентровых расстояний, толщины стенок труб, наружных, а также внутренних диаметров.
• ШЦЦД – устройство для измерения толщин тормозных дисков и похожих деталей. Он имеет различные специальные выступы.
• ШЦЦП – этот инструмент используется для выполнения замеров остаточной глубины протектора покрышки автомобиля.
• ШЦЦМ предназначается только для выполнения замеров межцентрового расстояния.

Как пользоваться штангенциркулем

Первым делом инструмент проверяют – губки сводят вместе, а затем контролируют точность их смыкания. Не должно быть никаких просветов. Затем штангенциркуль берут в одну руку, деталь, которую будут исследовать, – в другую. Для того чтобы измерить внешний размер, нижние губки разводят и располагают между ними деталь. Затем губки сжимают, пока они не будут соприкасаться с поверхностями деталей. Затем следует проверить, как расположились губки. Точность размера будет высокой, когда они будут расположены на равном расстояния от детали. Затем при необходимости фиксируют винт. Далее деталь откладывают, а инструмент берут для получения результата.

Как снимать результаты замеров

Первым делом считают число миллиметров. На штанге находят деление, самое близкое к нулю по нониусу.

Заключение

Это универсальный инструмент, который обязательно должен быть у каждого домашнего мастера. Для дома можно купить электронный штангенциркуль. Цена отечественной продукции механического типа начинается с пятисот рублей. Электронные модели штангенциркулей предлагаются по цене от полутора тысяч рублей.